El Premio Nobel de Física 2009

El pasado 6 de octubre fueron anunciados los ganadores del Premio Nobel de Física correspondiente al presente año. El premio en esta ocasión fue otorgado a Charles Kao por su trabajo sobre transmisión de luz en fibras ópticas y a Williard Boyle y George Smith por la invención del sensor de imagen CCD –el dispositivo que sustituye al rollo de película en las cámaras digitales.

El Premio Nobel de Física se otorga a investigadores que hayan realizado descubrimientos trascendentes en algún área de la física; esto, independientemente del impacto tecnológico inmediato que dicho descubrimiento haya tenido. En algunos casos, sin embargo, el premio ha sido otorgado por la realización de investigaciones que además de hacer avanzar el conocimiento científico, llevaron a desarrollos tecnológicos de gran impacto. Este es el caso, por ejemplo, de los premios Nobel de Física 1909 y 1956 otorgados, en forma respectiva, a Guglielmo Marconi y a Kart Ferdinand Braun por el desarrollo de la telegrafía inalámbrica –antecedente inmediato de la radio–, y a William Shockley, Walter Brattain y John Bardeen por la invención del transistor. Este es igualmente el caso del Premio Nobel de Física del presente año. La mención de la Royal Swedish Academy of Sciences que otorga los premios Nobel en el caso de Kao fue: “por sus revolucionarios logros relativos a la transmisión de luz en fibras para comunicación óptica”, mientras que Williard Boyle y George Smith fueron distinguidos por: “la invención de un circuito semiconductor para la formación de imágenes –el CCD”.

Cuando Alexander Graham Bell estableció en 1876 el primer enlace telefónico de la historia –en el que hizo llegar a su ayudante de laboratorio Thomas Watson el mensaje: “Señor Watson, venga aquí, necesito verlo”–, no imaginó el tremendo desarrollo que las telecomunicaciones alcanzarían un siglo después. El mensaje de Bell a su ayudante, que se encontraba en un cuarto colindante, fue trasmitido a través de un alambre de cobre por medio de pulsos eléctricos generados por un primitivo micrófono.

A partir del trabajo de científicos e inventores como Graham Bell, durante la primera mitad del siglo XX la telefonía creció rápidamente. Así, en 1956 entró en operación el primer cable submarino trasatlántico con 34 canales de comunicación y en 1962 el primer satélite de comunicaciones.

Una nueva fase de desarrollo de la tecnología de las telecomunicaciones se inició en la década de los sesentas, cuando Charles Kao en 1965 publicitó la idea –que acaba de redituarle el Premio Nobel– de que la pobre transparencia de las fibras ópticas de la época, que atenuaban rápidamente la luz que viajaba a lo largo de las mismas, era debida a las impurezas que contenía el vidrio del que estaban hechas. Dicha transparencia sería entonces susceptible de aumentarse mediante la eliminación de dichas impurezas. De ser esto posible, las fibras ópticas podrían utilizarse como medio de transmisión de información –una llamada telefónica, por ejemplo– mediante pulsos de luz.

La idea de enviar información por medio de la luz –la comunicación óptica– no era nueva en realidad; los indios norteamericanos, por ejemplo, usaron señales de humo –una versión primitiva de comunicación óptica– para trasmitir mensajes a kilómetros de distancia. En tiempos más recientes, Alexander Graham Bell inventó el fotófono, dispositivo que le permitía trasmitir sonidos por medio de un rayo de sol. Más allá de estas primeras aplicaciones, sin embargo, en 1965 la luz se veía como un vehículo de transmisión de información con muchas ventajas sobre la comunicación eléctrica convencional. Entre estas ventajas se contaban una mayor capacidad de transmisión de información e inmunidad a la interferencia electromagnética.

La predicción de Kao acerca de las fibras ópticas fue acertada y hacia finales de la década de los sesentas fueron fabricadas las primeras fibras de vidrio con la suficiente transparencia para ser usadas en sistemas de comunicación óptica. Cinco años después, en 1975, entró en operación en los Estados Unidos el primer sistema comercial de comunicación óptica.

Hay que hacer notar, no obstante, que para el desarrollo de la tecnología de las comunicaciones ópticas fue necesario además otro invento fundamental: el láser semiconductor, que es el generador de la luz que transporta la información a través de la fibra. Este dispositivo fue desarrollado por Zhores Alferov en 1966 y por el mismo recibió el Premio Nobel de Física en el año 2000.

A partir de 1975 la red de telecomunicaciones por fibra óptica creció de manera acelerada, tanto en extensión como velocidad de transmisión de datos, y hoy en día constituye un elemento central en el sistema de telefonía a nivel global, sobre todo en lo que se refiere a las comunicaciones de larga distancia. Las comunicaciones ópticas han sido, además, un factor fundamental para el desarrollo de la red Internet, que está produciendo una revolución social y cultural en el mundo.

Las fibras ópticas para telecomunicaciones, los láseres semiconductores, los sensores CCD y la telegrafía inalámbrica, son algunos ejemplos de desarrollos que han sido distinguidos al más alto nivel científico, que han tenido un enorme impacto social, y que ilustran el papel central que la ciencia juega en la tecnología moderna.